Posts etiquetados ‘Control de calidad’

estacin de bombeo(1)

Como habreis podido leer en los últimos post he hecho referencia al control de calidad y seguimiento del funcionamiento de las redes de riego. En muchas de estas instalaciones nos encontramos también con equipo de bombeo.

Debido al encarecimiento de la energía en los últimos años practicamente todas las instalaciones cuentan con  baterías de condensadores o la tecnología adecuada (variadores de frecuencia) que compense la energía reactiva generada por las instalaciones, de manera que la Comunidad de regantes responsable de la factura eléctrica, no tenga perjuicio económico por este concepto.

En la factura eléctrica mensual aparece la penalización por reactiva cuando el factor de potencia cosϕ tiene un valor menor a 0,95.

En las Comunidad de regantes la energía reactiva se puede resumir como el consumo por parte del transformador y de los motores de las bombas de energía desfasada (“sucia”).

Las penalizaciones se calculan por periodos, solamente para los excesos de energía reactiva consumida, fuera de los periodos valle y con la siguiente fórmula:

P = R (kVArh) – 1/3·E (kWh x Tr ( €/kw)

Siendo:

R: reactiva

E: energía activa

Tr: precio reactiva

La cantidad de energía reactiva por energía total se mide con el factor de potencia (estimado con el Cos ϕ):

11-8-2014 13.8.8 1Donde:

Energía activa consumida:   kWh

Energía reactiva consumida: kVArh

Cuanto más bajo sea el valor de Cos ϕ, más caro es el Tr y por tanto más cara es la penalización por la energía reactiva

Para evitar que las Compañías Eléctricas penalicen por esta energía “sucia”, es necesario instalar una batería de condensadores que contrarreste el efecto de los motores.

Independientemente de lo anterior es fundamental mantener y medir la eficiencia instantánea de los equipos de bombeo.

Si tomamos como referencia las directrices del Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE):

– Eficiencia del Equipo de Bombeo > 0,650 (calificada como Excelente por el IDAE).

– Eficiencia < 0,450 (calificada por IDAE como inaceptable)

Entre estos valores se pueden tomar valores según curvas semejante a las penalizaciónes usada por las compañías suministradoras para penalizar los excesos de potencia en la factura eléctrica.

Las curvas características de las bombas hidráulicas nos señalan gráficamente la relación entre el caudal, altura, rendimiento y potencia absorbida en el eje de la bomba. La dependencia entre estos valores se obtiene en el banco de pruebas a velocidad constante. Entre las distintas curvas características, a distintas velocidades de funcionamiento de una bomba, se cumple la ley de semejanza de Newton. En el cambio de un número de revoluciones a otro, el caudal varía linealmente, la altura varía con el cuadrado y la potencia lo hace aproximadamente con la tercera potencia de la relación del número de revoluciones.

La intersección de la curva característica (a unas determinadas revoluciones) de una bomba con la curva resistente de una impulsión determina el punto funcionamiento del sistema. Las bombas con motor eléctrico trabajan a una velocidad constante. Para elegir la bomba adecuada para una instalación, seleccionaremos aquella bomba en la que el punto del funcionamiento del sistema coincida con su rendimiento máximo. Si las alturas de aspiración e impulsión se mantienen constantes el rendimiento será siempre el máximo, aunque, lógicamente, con el uso perderá rendimiento.

Si impulsamos directamente a la red y se modifican los caudales y las alturas manométricas, el punto de funcionamiento se desplazará de su punto óptimo reduciéndose su rendimiento. Así mismo, si las presiones en aspiración (positivas o negativas) se modifican el punto de trabajo se desplazará en la curva reduciéndose su rendimiento.

En estas condiciones de presiones y caudales variables, si queremos mantener unos rendimientos aceptables se deben instalar variadores de frecuencia que adapten las revoluciones de las bombas a los requerimientos del sistema. Si en algún momento los caudales solicitados son muy bajos, incluso con variadores los rendimientos serán bajos. Por esta razón es conveniente fraccionar los sistemas de bombeo con alguna bomba de menor tamaño.

Los rendimiento de las grupos de bombeo (motor+bomba) trabajando en condiciones estables pueden estar, en una instalación bien diseñada, por encima del 75 % y debido al elevado coste de la energía eléctrica es fundamental mantener la eficiencia y para ello llevar a cabo labores de mantenimiento y monitorizar los principales parámetros de los equipos.

Tal y como indicaba en el post anterior, uno de los indicadores relacionados con la calidad de las redes de riego en los proyectos de participación pública privada en regadíos (y que también se puede utilizar en el resto de infraestructuras hidráulicas de riego) es el “coeficiente mensual de servicio de presiones”.

Este indicador pretende asegurar que se cumplan con las presiones mínimas que se establezcan en el proyecto constructivo.

Están presiones vendrán determinados por la pérdida de carga que se produzca con los caudales de diseño. Estos caudales se suelen determinar para una determinada alternativa de cultivo, utilizando datos climatológicos de una serie de años y para el mes de máximo consumo.

Se suele asumir que un determinado número de años del periodo estudiado la instalación estará infra-dimensionada. Además se debe asumir que si hubiera un cambio de alternativa y se intensificara el cultivo de especies con elevadas necesidades hídricas (maíz, alfalfa, dobles cosechas) la instalación podría estar infradimensionada durante un número mayor de años. Evidentemente esta situación se dará en los meses con más necesidades hídricas del año.

Por otra parte, en el proyecto  se calcula la instalación a la demanda pero para un determinado coeficiente de simultaneidad. Esto quiere decir que no está previsto que todas las tomas rieguen al mismo tiempo. Si una mayoría de los regantes quieren regar de noche o después de una semana con mucho viento, la instalación tendrá problemas de presión.

Por otro lado, en la fase de proyecto se considera que la distribucion de los cultivos (unos con más requerimientos hídricos que otros) se realiza de forma aleatoria en el perímetro de riego de cada zona. Si en un ramal se concentra todo el cultivo de altas necesidades (maíz), ese ramal tendrá más perdidas de carga de las previstas y la presión será inferior a la exigida. Este escenario no es descartable en zonas donde existan cooperativas o empresas que gestionen fincas por ejemplo para deshidratar alfalfa y por tanto puede haber un elevado número de parcelas con un mismo cultivo.

En las condiciones de diseño, cuando el caudal de trabajo coincida con el de diseño, ¿qué puede suceder para que la presión sea inferior a la mínima?

  • Que se haya instalado una tubería de menor diámetro de la calculada en los proyectos.
  • Que la rugosidad de la tubería aumente por abrasión y la pérdida de carga sea mayor. Con el tiempo todas las tuberías son más rugosas pero su incidencia no va a ser apreciable.
  • Que las válvulas no abran completamente y provoquen una pérdida de carga excesiva. Los transductores de presión detectarán rápidamente esta anomalía.
  • Que no funcionen correctamente los reguladores de presión y provoquen más pérdida de carga de la prevista. Los transductores de presión detectarán rápidamente esta anomalía.

Además, aunque las presiones sean correctas es fundamental el buen funcionamiento de los transductores y el telecontrol para poder monitorizar el sistema. Un correcto sistema de gestión por telecontrol en el que estén incluidos los principales datos hidráulicos de la red permitirá adelantarse a los posibles problemas de bajas presiones y proporcionar soluciones de gestión, como podría ser el riego por turnos. Palabras casi malditas entre los regantes, estas del riego por turnos, y que sin embargo podrían llevar a importantes ahorros energéticos a cambio de libertad para elegir el momento del riego. Mi experiencia con determinadas Comunidades de Regantes que, a veces  obligadas por limitaciones en sus infraestructuras, están utilizando el riego a turnos es positiva. El gestor de la Comunidad dispone de herramientas informáticas para facilitar su gestión si bien también me he encontrado con Comunidades de Regantes que lo gestionan con una plantilla en papel y poco más. Pero esto ya es historia para otro post.

 

 

7-5-2014 12.5.18 1

Voy a tratar en una serie de post la explotación de instalaciones de regadío, diferentes maneras de gestionar la explotación, el ejemplo del modelo de Participación Público Privada (PPP) y algunas recomendaciones para tener en cuenta en el momento de la redacción del proyecto y ejecución de la obra.

Uno de los objetivos de las obras desarrolladas dentro del marco de la PPP es garantizar una adecuada calidad técnica en la explotación.

Mi opinión es que la calidad en la explotación es uno de los aspectos clave en las redes de regadío y que normalmente se ha llevado  a cabo bajo mínimos por falta de personal cualificado y experimentado y por la ausencia de un mínimo presupuesto, en muchos casos como consecuencia de la ausencia de un mínimo análisis que permita confrontar el coste del mantenimiento con los beneficios que lleva asociados.

La deficiente explotación afecta especialmente al telecontrol y elementos electromecánicos, válvulas,…

La falta de información hace suponer que el rendimiento es el adecuado o al menos suficiente.

Tenemos en el otro extremo el caso de la explotación controlada por una Oficina Técnica y con Parámetros a controlar ya expuestos en el momento de la licitación de la obra, en el caso de la ampliación de la Zona Regable del Canal de Navarra son:

K1: Coeficiente anual de eficiencia técnica y de gestión del agua.

k2: Coeficiente mensual de eficiencia en la continuidad del suministro.

k3: Coeficiente mensual de servicio de presiones.

K4: Coeficiente anual de instalaciones electromecánicas.

K5: Coeficiente anual de atención al cliente.

(El carácter anual de los coeficientes se significa con la letra K mayúscula, y el carácter mensual con la letra k en minúscula)

El control del agua suministrada se realiza por medio del primero de los coeficientes K1 que a su vez se ha subdividido en varios subcoeficientes:

K1t (técnico):

Anualmente se cuantifican las pérdidas físicas de agua debidas a averías imprevistas (PI) en los ramales de gran diámetro que normalmente se conoce por distribución “en alta”. El concesionario-adjudicatario  estará obligado a que estas sean las mínimas posibles pues está obligado a hacer frente a un coste asociado al volumen de agua perdido por averías.

K1g (de gestión):

Representa hasta qué punto se registra de forma precisa el volumen suministrado anualmente. Depende en gran medida del grado de mantenimiento del parque de caudalímetros y contadores.

Dentro de este grupo distinguiremos, de nuevo, dos (2) subcoeficientes:

– K1ga (de grandes ramales): controla la precisión de la medición del volumen suministrado “en alta”. Para ello se comparará anualmente el volumen medido por el caudalímetro instalado al comienzo del ramal y una vez descontadas las pérdidas del ramal, con la agregación de los caudalímetros de las zonas abastecidas por cada ramal.

– K1gb (de redes de distribución): controla la precisión de la medición de caudales en las redes de distribución a cargo del Concesionario. Para ello se comparará anualmente el volumen medido por el caudalímetro general de cabecera de sector o zona, una vez descontadas las pérdidas de la red, con la agregación de los volúmenes individuales registrados en los contadores de los hidrantes.

Una vez obtenidos los subcoeficientes (K1ga y K1gb) se calculará el coeficiente K1g, del sector o zona, como producto de ambos subcoeficientes. En la figura que aparece al principio del post se aprecia como el coeficiente disminuye conforme la diferencia de lecturas “en alta” o en redes de distribución aumenta.  Por tanto se hace necesario implementar una serie de medidas en proyecto y obra para evitar los siguientes problemas:

Valvulería y piezas especiales:

  • Oxidación de los tornillos y las piezas de calderería.
  • Bloqueo de los flotadores de las ventosas por suciedad.
  • Rotura de las clapetas.
  • Roturas de los hidrantes (cuerpo, microtubo, pilotos) por hielo si no se vacían o se protegen en invierno.

Tubería de PVC (roturas explosivas)

  • Tuberías defectuosas.
  • Instalación incorrecta con un mal asiento y relleno con material no seleccionado que golpea la tubería. La tubería de PVC, que es bastante frágil, se debe asentar sobre una cama de material seleccionado y la primera capa de tapado se debe hacer manualmente con material seleccionado procedente de la propia excavación. Si la tubería se golpea con piedras pueden ocasionar microfisuras que con el tiempo y la presión pueden provocar la rotura del tubo.
  • Separación de los tubos: si no se anclan debidamente las curvas y las tes de derivación, al desplazarse el anclaje por las fuerzas ejercidas por la presión interna de la tubería se separan.
  • Las sobrepresiones provocadas por transitorios ocasionados por cierre rápido de las válvulas y las ventosas.
  • Sobrepresiones sobrevenidas por el mal funcionamiento de las válvulas reguladoras.
  • Sobrepresiones provocadas por acumulación de aire.

En este tipo de tubería puede haber fugas en las juntas si están mal montadas o son defectuosas.

Tubería helicosoldada:

  • Tubería defectuosa.
  • Poros en las soldaduras defectuosas.
  • Poros por corrosión. Los terrenos de alta capacidad corrosiva y las corrientes vagabundas pueden corroer el tubo. Si se realiza un mal enterrado de la tubería se puede dañar la capa de protección externa facilitando la corrosión del tubo.
  • Al ser tubería de poco espesor es conveniente situar abductores de aire, ventosas y purgadores capaces de introducir y sacar el aire de la red correctamente.
  • En principio, es una tubería que puede soportar las sobrepresiones por transitorios.

En los siguientes post analizaremos el resto de coeficientes que nos pueden ayudar a llevar un adecuado control de las infraestructuras de regadío.

Un saludo.

Jesús.

Estos últimos días están apareciendo en prensa diferentes noticias relacionadas con la rotura de tuberías de Poliester Reforzado con Fibra de Vidrio (P.R.F.V) en algunas obras de modernización de regadíos en Aragón.  La preocupación de las Comunidades de Regantes y agricultores ha ido en aumento al no ser averías puntuales sino, en algunos casos, todo lo contrario  al repetirse con pocos días de intervalo.

Los métodos de fabricación para los tubos de P.R.F.V son tres: mandril de avance en continuo, centrifugación y enrollamiento cruzado en continuo. Hasta donde tengo información las roturas sólo están afectando a tubos del primer tipo de fabricación: por  centrifugación.

Las tuberías plásticas en instalaciones a presión como pueden ser los regadíos pueden sufrir durante su uso algún tipo de  rotura que se puede asociar a  materiales defectuosos (defecto de fabricación o transporte en malas condiciones),  deficiente instalación (especialmente en tramos en curva, preparación del lecho de asiento de la tubería, anclajes de hormigón en codos,…) o incluso acumulaciones de aire por un llenado rápido al inicio de campaña o cierre de ventosas por un manejo inadecuado.

Para confirmar el correcto proceso de fabricación se realizan una serie de pruebas en fábrica según normas establecidas al efecto y que son bastante exigentes respecto a la resistencia a presión interna y cargas externas.  De esta manera se confirma que los materiales soportan las condiciones de funcionamiento para los que han sido proyectados.

De igual manera se realizan pruebas con las tuberías una vez instaladas para confirmar que el proceso ha sido el correcto.

Con las pruebas de fabricación e instalación suele ser suficiente para detectar los principales defectos y proceder a su subsanación antes de la puesta en servicio de las instalaciones.

Durante la explotación también puede realizarse algún tipo de maniobra incorrecta (como puede ser el cierre de válvulas o ventosas, llenado rápido de las tuberías al principio de la campaña) que también llevan asociada la rotura. Ahora bien estas roturas son puntuales, debidas a acumulaciones de aire o efecto succión y no parece que tenga nada que ver con las roturas que están ocurriendo de forma repetida.

Así pues, si el control se ha ido realizando y se ha superado de manera satisfactoria quedaría recurrir a la trazabilidad de los materiales en fábrica y en montaje para intentar identificar los lotes defectuosos.

Parece ser que todas las partes implicadas están trabajando para identificar la posible causa de estas roturas, aunque de momento no parece que sea fácil dar con ella al haberse superado todos las pruebas  de control de calidad habituales.